Luchtkwaliteit

Belangrijke trends en ontwikkelingen in de luchtvaart betreffende luchtkwaliteit zijn onder ander de modernisering van de vloot, maar ook het gebruik van biobrandstoffen en synthetische brandstoffen. Ook zal de achtergrondconcentratie in de toekomst verminderen door de voortschrijdende elektrificatie van het wegverkeer en het gebruik van meer en meer schone energiebronnen. Trends en ontwikkelingen op het gebied van de luchtkwaliteit in relatie tot de luchtvaart worden toegelicht in onderstaande paragraaf.

Modernisering van vliegtuigmotoren

Voor de modernste motoren geldt dat de uitstoot van HC en het Smoke Number ruimschoots voldoen aan de certificatie eisen. Voor de NO_x uitstoot van motoren gaat de verlaging in emissies minder snel omdat gelijktijdig met de brandstof efficiencyverbetering de hoeveelheid uitgestoten NO_x per kg brandstof – door verhoging van ‘de motordrukverhouding’ – enigszins kan toenemen, zoals ook is toegestaan in de motorcertificatie standaards van ICAO. Voor motorfabrikanten ligt ‘hierin’ een behoorlijke uitdaging naar de toekomst toe.

Door vlootvernieuwing zullen de genoemde verlagingen in emissies ook tot uiting komen tijdens taxiën, take-off en landing van de vliegtuigen en daarmee aan een vermindering van de uitstoot van deze emissies op de grond en op lage hoogte wat een verbetering van de luchtkwaliteit oplevert^[1].

Biobrandstoffen

Meetresultaten geven aan dat de verbranding van biobrandstof kan leiden tot een substantiële fijnstof reductie in vergelijking met de verbranding van fossiele brandstof^[2]. De belangrijkste verklaring hiervoor ligt in het verschil in chemische samenstelling tussen beide soorten brandstoffen. Het lagere zwavel- en aromatengehalte in biobrandstof draagt bij aan de lagere fijnstof uitstoot. Echter ook de waterstof/koolstof verhouding, de hoeveelheid naftaleen en andere aan de brandstof toegevoegde stoffen (additieven) zijn van belang.

Ook bij het gebruik van biobrandstof is de fijnstof uitstoot echter niet naar nul te reduceren. Dit wordt onder andere veroorzaakt door het aromatengehalte in drop-in brandstof. Deze aromaten leiden tot fijnstof uitstoot. Volgens (de huidige) internationale specificaties dient de hoeveelheid aromaten in een vliegtuigbrandstof tenminste acht (volume) procent te zijn. Dit minimumgehalte is nodig voor het behoud van het afdichtingsmateriaal in de vliegtuigmotor en daarmee is de uitstoot van fijnstof bij gebruik van drop-in brandstof onontkoombaar. Ook de aanwezigheid van zwavel in brandstof leidt tot fijnstof uitstoot. Fossiele brandstof bevat een klein percentage zwavel, biobrandstof bevat daarentegen in het algemeen geen of nauwelijks zwavel. Samenvattend kan worden gesteld dat het gebruik van biobrandstof in het algemeen leidt tot minder fijnstof uitstoot dan gebruik van fossiele brandstof, maar dat dit zeer sterk afhankelijk is van de chemische samenstelling van de brandstof, zo kunnen reducties tot wel enkele tientallen procenten worden behaald^[3].

Synthetische brandstoffen

Synthetische brandstoffen kunnen worden geproduceerd met behulp van verschillende productieprocessen en vanuit verschillende bron. Hierbij valt te denken aan productieprocessen als (syn)gas to liquid (GTL), coal to liquid (CTL), power to liquid (PTL) en sun to liquid (STL). Net als bij biobrandstof is de hoeveelheid fijnstof emissies welke ontstaat bij verbranding van alternatieve brandstof, afhankelijk van het aromatengehalte, de waterstof/koolstof verhouding en andere aan de brandstof toegevoegde stoffen^[4].

Autonoom resultaat

De verwachting is dat in het komend decennium de achtergrondconcentraties van NO_x, PM10 en PM2,5 aanzienlijk zullen dalen, mede door de voortschrijdende elektrificatie van het wegverkeer en het gebruik van meer en meer schone energiebronnen. Rondom luchthaven Schiphol wordt in vergelijking met de rest van Nederland in 2030 nog wel steeds een relatief hoge NO_x achtergrondconcentratie verwacht.

Vliegtuigmotoren worden wel steeds zuiniger, maar doordat vliegtuigen een relatief lange levensduur hebben worden deze motoren slechts geleidelijk ingevoerd door vlootvernieuwing en zal de gemiddelde efficiëntie van motoren dus relatief slechts langzaam verbeteren. Het huidige inzicht is dat NOx zou kunnen toenemen (ten gevolge van de hogere verbrandingstemperatuur in motoren). Daarnaast is de verwachting dat het gebruik van biobrandstoffen en synthetische kerosine een effect heeft op de uitstoot van ultrafijnstof. De uitstoot van ultrafijnstof kan gaan afnemen doordat het zwavel aandeel in de toekomst beter gecontroleerd wordt (bijvoorbeeld door de introductie van nieuwe regelgeving). Het precieze effect is afhankelijk van het productieproces en grondstoffen.

Als daarnaast sprake is van een groei in het aantal vliegtuigbewegingen of de inzet van steeds grotere vliegtuigtypen dan zal de verbetering in luchtkwaliteit ondanks vlootvernieuwing minder snel gaan. Mocht het effect van groei en/of inzet van grotere vliegtuigtypen groter zijn dan het effect van het schoner worden van de vliegtuigmotoren dan is het totale effect van het vliegverkeer aan de luchtkwaliteit negatief in de zin dat de bijdrage aan de concentraties van verontreinigende stoffen door het vliegverkeer toenemen. De vlootvernieuwing wordt mede gedreven door vraag en aanbod op de markt. Mogelijk dat het gebruik van alternatieve brandstoffen nog een positieve bijdrage levert aan de luchtkwaliteit, maar momenteel is moeilijk in te schatten hoe groot deze bijdrage zal zijn tot het jaar 2030 (en daarna). Wel mag worden verwacht dat door de inzet van steeds schoner wordende equipment op de platformen de emissies omlaag gaan.

Blootstelling aan NO_x en PM10, 2017 (boven) versus prognose 2030 (onder)^[5]

1 Expert judgement NLR, 2019
2 FORUM AE, 2017
3 Expert judgement NLR, 2019
4 Expert judgement NLR, 2019
5 RIVM, 2017